本发明专利技术提供一种应用光伏光热幕墙、辐射墙体和地源热泵系统组合的夏热冬用采暖幕墙系统，属于建筑节能高效冷热设备与系统研究领域，主要由光伏光热幕墙、辐射毛细管、地源热泵、地埋管换热器、光热夏季水泵、地埋管水泵、辐射墙体水泵、光热冬季水泵组成。本发明专利技术利用光伏光热幕墙，将夏季建筑外墙所得太阳辐射能量进行吸收，并通过地埋管将热量储存在地表土壤中，同时将热泵冷凝热也储存于地表土壤中，通过冬季利用地源热泵将热量进行辐射墙体供暖应用，实现了夏季建筑热量和太阳能的存储与冬季供暖的应用，提高了建筑可再生能源应用效率。且本发明专利技术具有系统高效、安全可靠等优点。安全可靠等优点。安全可靠等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能驱动的夏热冬用采暖幕墙系统
[0001]本专利技术涉及一种综合利用太阳光伏光热、土壤源热泵和建筑毛细供冷暖围护结构的新型节能系统，属于利用太阳能集热器和浅层地热能进行室内辐射墙体供冷暖系统,具体的说是一种太阳能驱动的夏热冬用采暖幕墙系统。
技术介绍
[0002]太阳能资源丰富且清洁可再生，太阳能光伏光热系统可以提高光伏发电效率，同时利用光热进行低温热水制备，采集并输送到末端使用设备，通常为生活热水和采暖，但太阳能强度受到季节、地点和气候等因素影响，是一种不稳定的能源形式，而夏季建筑外墙吸收大量热量，提高室内冷负荷，通过光伏光热幕墙将太阳能用于发电和热水制备，并采用合适的储热方式可以用于冬季的供暖，其次冬季可以让末端供暖回水通过集热器进行热回收。
[0003]地源热泵技术是通过对地下100米以内的浅层地热能进行供热制冷的新型能源利用方式，其通过利用地下浅层相对恒温的土壤、地下水和砂岩所蕴含的低温地热能以及其巨大的蓄热蓄冷能力，通过使用热泵技术将土壤中的冷量和热量对室内进行制冷和供暖，其温度夏季低于空气温度，冬季高于空气温度，因此可以提高热泵系统的效率。但是对于地源热泵系统的埋管面积有限，打井面积小和容积率高的建筑，单一地源热泵系统不能完全满足负荷，需要补充其他冷热源。
[0004]辐射墙体通过在墙体表面或内侧预埋细小的管路，工质均匀流过每条管路，使得墙体表面温度进行调节的方式，其对比传统空调系统，可以降低供暖供水温度和提高制冷供水温度，从而使得冷热源设备的性能得到提升，同时提高人员无风感的舒适度。但传统辐射墙体并未和光伏光热系统进行结合形成一个整体组件，整体组件提高能源利用量，也满足了辐射墙体的部分冷热源需求。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种结合太阳能光伏光热和辐射供冷暖的围护结构，同时结合地源热泵系统进行储热、供热、供冷和供电的联合系统。本专利技术利用光伏光热系统，将其结合于建筑围护结构表面，吸收建筑表面太阳能资源，进行发电和工质加热，应用地源热泵系统将夏季光伏光热系统收集到的热量进行储存用于冬季供暖补充使用，同时提高地源热泵整体性能，通过使用辐射墙体可以降低供暖温度和升高制冷温度，提高系统效率和室内人员舒适性。系统整体充分利用建筑外围护结构获得的太阳能资源，结合地下储热方式，实现热量的季节化应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种太阳能驱动的夏热冬用采暖幕墙系统，包括光伏组件、集热器、连接支架、建筑外墙、辐射毛细管、热泵机组、热泵机组蒸发器、热泵机组冷凝器、地埋管换热器；在系统中设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀
门、地埋管水泵、第九阀门、第十阀门、辐射墙体水泵、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、光热冬季水泵。
[0007]其中所述集热器的进口和第十一阀门、光热夏季水泵的入口相连，集热器的出口和第五阀门、光热冬季水泵的入口相连，辐射毛细管的入口和辐射墙体水泵的出口相连，辐射毛细管的出口和第十一阀门 、第十二阀门相连；热泵机组蒸发器的进口和第七阀门、第十阀门相连，热泵机组蒸发器的出口和第六阀门、第四阀门相连；热泵机组冷凝器的进口和第九阀门、第八阀门相连热泵机组冷凝器的出口和第二阀门、第三阀门相连；所述地埋管换热器的进口和第一阀门、第三阀门、第四阀门相连；地埋管换热器的出口和第五阀门、地埋管水泵的入口相连；所述光热夏季水泵的出口和第一阀门相连；光热冬季水泵的出口和第十三阀门的入口相连；辐射墙体水泵的入口和第二阀门的出口、第六阀门出口相连；第十二阀门的出口和第十三阀门的出口、第七阀门的入口、第八阀门的出口相连；地埋管水泵的出口和第九阀门、第十阀门相连；所述太阳能光伏组件和集热器连接形成PV/T光伏光热组件，通过连接支架与建筑外墙整体，最终和辐射毛细管连接形成整体模块。
[0008]夏季运行时，系统中的辐射毛细管通过对流换热和辐射换热吸收室内环境热量，通过工质将热量带入热泵机组蒸发器中进行冷却，再通过辐射墙体水泵加压送入辐射毛细管中，实现循环；系统中的集热器通过对流换热利用工质将热量带入地埋管换热器中和土壤进行换热，再送入集热器中加热，实现循环；热泵机组冷凝器中的热量通过工质带入地埋管换热器中进行换热，通过地埋管水泵送入热泵机组冷凝器中，实现循环。
[0009]冬季运行时，系统中的辐射毛细管通过对流换热和辐射换热将室内环境加热，随后通过集热器中进预热，光热冬季水泵进行加压后送入热泵机组冷凝器中进行加热，再由辐射墙体水泵加压送入辐射毛细管中，实现循环；系统中的地埋管换热器通过工质对流换热将土壤中的热量吸收，利用地埋管换热器进行加压后送入热泵机组蒸发器中进行降温，然后回到地埋管换热器，实现循环。
[0010]进一步的，系统的主要传热部件为热管，所述热管采用毛细热管、地埋热管。其中，所述毛细热管用于辐射毛细管的铺设，所述地埋热管用于地埋管换热器的铺设。本专利技术采用热管使得毛细热管、地埋热管即便采用低转速、低流量水泵，可以得到较佳的导热和散热效果，解决了困扰水冷散热的噪音问题。
[0011]进一步的，毛细热管、地埋热管为毛细多孔材料构成，采用毛细多孔材料制成的毛细热管、地埋热管提高了散热效果和散热速度。
[0012]进一步的，系统的传热部件为集热器、辐射毛细管、热泵机组蒸发器、热泵机组冷凝器、地埋管换热器。集热器、辐射毛细管、热泵机组蒸发器、热泵机组冷凝器、地埋管换热器也采用热管。
[0013]进一步的，所述热管内的工作介质根据不同的热管工作温度区、饱和蒸汽压、壳体材料相容性及其热稳定性、介质本身热物性选择。进一步的，工作介质为水、或油、或冷却液。
[0014]进一步的，系统中辐射毛细管热管管束的排布方式为正方形直列、正方形错列、等边三角形、同心圆形排列或异形排列。较佳的辐射毛细管热管管束的排布方式为正三角形
排和或转角正方形排列，采用正三角形排列和或转角正方形排列，工作介质在辐射毛细管热管管束流动时可形成湍流，不仅能提高传热效果，还可以在辐射毛细管热管管束中形成冲刷效果，预防和防止在辐射毛细管热管管束形成水垢，提高了辐射毛细管热管管束的寿命。
[0015]进一步的，系统中的所有管路和阀门应当进行保温处理，减少系统的热量损失。进一步的，系统中的所有管路和阀门采用玻璃棉、或聚氨酯泡沫、或复合硅酸盐、或岩棉管、或复合阻尼隔热棉、或带铝箔隔热棉包裹。
[0016]进一步的，太阳能光伏组件、集热器、建筑外墙、辐射毛细管通过连接支架连接成一个整体，根据太阳能光伏组件的规格对集热器、连接支架、建筑外墙、辐射毛细管进行相应规格和布置方式调整。太阳能光伏组件、集热器、建筑外墙、辐射毛细管通过连接支架连接成一个整体，一方面能够防止和避免太阳能光伏组件、集热器跌落，造成高空物品掉落，造成安全隐患，另一方面，减少了辐射毛细管处建筑外墙的风吹日晒，延缓了建筑外墙的老化，从而减小了因建筑外墙的老化带来的辐射毛细管在建筑墙体热传导效果降低。
[0017]进一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种太阳能驱动的夏热冬用采暖幕墙系统，其特征在于：包括太阳能光伏组件(1)、集热器(2)、连接支架(3)、建筑外墙(4)、辐射毛细管 (5)、热泵机组(6)、热泵机组蒸发器(7)、热泵机组冷凝器(8)、地埋管换热器(9)；在系统中设置有光热夏季水泵(10)、第一阀门(11)、第二阀门(12)、第三阀门(13)、第四阀门(14)、第五阀门(15)、第六阀门(16)、第七阀门(17)、第八阀门(18)、地埋管水泵(19)、第九阀门(20)、第十阀门(21)、辐射墙体水泵(22)、第十一阀门(23)、第十二阀门(24)、第十三阀门(25)、光热冬季水泵(26)；其中，所述集热器(2)的进口和第十一阀门(23)、第一阀门(11)相连，集热器(2)的出口和第五阀门(15)、光热冬季水泵(26)的入口相连；辐射毛细管(5)的入口和辐射墙体水泵(22)的出口相连，辐射毛细管(5)的出口和第十一阀门(23) 、第十二阀门(24)相连；热泵机组蒸发器(7)的进口和第七阀门(17)、第十阀门(21)相连；热泵机组蒸发器(7)的出口和第六阀门(16)、第四阀门(14)相连；热泵机组冷凝器(8)的进口和第九阀门(20)、第八阀门(18)相连；热泵机组冷凝器(8)的出口和第二阀门(12)、第三阀门(13)相连；所述地埋管换热器(9)的进口和第一阀门(11)、第三阀门(13)、第四阀门(14)相连；地埋管换热器(9)的出口和第五阀门(15)、地埋管水泵(19)的入口相连；所述光热夏季水泵(10)的出口和第五阀门(15)相连；光热冬季水泵(26)的出口和第十三阀门(25)的入口相连；辐射墙体水泵(22)的入口和第二阀门(12)的出口、第六阀门(16)出口相连；第十二阀门(24)的出口和第十三阀门(25)的出口、第七阀门(17)的入口、第八阀门(18)的出口相连；地埋管水泵(19)的出口和第九阀门(20)、第十阀门(21)相连；所述太阳能光伏组件(1)和集热器(2)连接形成PV/T光伏光热组件，通过连接支架(3)与建筑外墙(4)整体相连，最终和辐射毛细管(5)连接形成整体模块。2.根据权利要求1所述的太阳能驱动的夏热冬用采暖幕墙系统，其特征在于：夏季运行时，利用工质对流换热将集热器(2)收集的太阳热量和热泵机组冷凝器(8)排出的热量储存于地埋管换热器(9)中，利用对流换热将热泵机组蒸发器(7)的冷量传递到辐射毛细管(5)中，形成低温辐射墙体，给建筑室内提供冷量；冬季工况运行时，利用工质对流换热将地埋管换热器(9)中的热量通过地埋管水泵(19)的驱动带入热泵机组蒸发器(7)的进口，冷却后通过第四阀门(...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建忠，刘康永，马浩天，章文杰，张国庆，陈灿，陈铁，马凯，李秋，尹文龙，李小明，
申请(专利权)人：南京市建筑设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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